Innovation génétique aléatoire - Maxicours

Innovation génétique aléatoire

Objectifs
Les premiers êtres vivants identifiés sont des bactéries, c'est-à-dire des organismes unicellulaires qui possèdent environ 1 000 à 2 000 gènes, tandis qu'actuellement, l'Homme possède environ 30 000 gènes et des milliards de cellules : le nombre de gènes a considérablement augmenté au cours de l'évolution.
Comment, au cours de l'évolution, une telle création de nouveaux gènes est-elle possible ?
Quelle est l'origine de ces nouveaux gènes ?
1. Famille multigénique
Des protéines différentes dans un même organisme présentent des séquences en acides aminés très semblables.
Les protéines sont l'expression des gènes. Cela signifie que ces protéines proviennent de gènes eux-mêmes très proches, avec des séquences très homologues : ces ensembles de gènes très apparentés constituent une famille multigénique.

Ces gènes homologues sont situés à des loci (emplacements) très différents sur les chromosomes.
Comment ces familles ont-elles pu s'établir au cours de l'évolution ?

2. Duplication et transposition génique
Comme les gènes ont des séquences de nucléotides très similaires, on en déduit qu'ils proviennent tous d'un unique gène ancestral.

Il faut donc admettre qu'au cours de l'évolution, de nombreuses duplications (copies) de ce gène ont été réalisées, certaines restant sur le même chromosome, d'autres étant « transposées » sur d'autres chromosomes.

Le gène ancestral s'est donc dupliqué et la copie s'est insérée en un autre endroit du génome, soit sur le même chromosome, mais à un emplacement différent, soit sur un chromosome différent.
Ce mécanisme de duplication-transposition s'est répété un certain nombre de fois au cours de l'évolution, produisant ainsi les différents gènes de cette famille multigénique.

Les différents gènes ont ensuite évolué indépendamment les uns des autres : ils ont été le siège de mutations, celles-ci s'effectuant de façon aléatoire, avec une fréquence très faible.
On obtient finalement des gènes différents, mais très similaires.

 

L'essentiel

L'évolution des êtres vivants est le résultat d'innovations génétiques aléatoires, avec la formation de familles multigéniques qui ont permis d'augmenter considérablement les génomes au cours du temps.

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